Проектирование дорог в районах распространения вечномерзлых и многолетнемерзлых грунтов. Лекция №2

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГ В СЛОЖНЫХ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЯХ

РАЗДЕЛ 1: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГ В РАЙОНАХ
РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ И
МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
Вопрос 5. Особенности проектирования дорог на
многолетнемерзлых грунтах.
Вопрос 6. Требования к грунтам земляного полотна на
многолетнемерзлых грунтах.

2. Вопрос 4. Особенности проектирования дорог на многолетнемерзлых грунтах

3.

План
Продольный профиль
дороги
Основные параметры
поперечного профиля
проезжей части и
земляного полотна
Пересечения и
примыкания
Элементы обустройства
дороги, дорожной и
автотранспортной служб
ФЗ №384-ФЗ
«Технический
регламент о
безопасности
зданий и
сооружений» от
30.12.2009 г.
проектируют
Постановление правительство
Российской Федерации от 26
согласно
декабря
2014 г. № 1521 Об
утверждении перечня
национальных стандартов и
сводов правил (частей таких
стандартов и сводов правил), в
результате применения которых
на обязательной основе
обеспечивается соблюдение
требований Федерального закона
«Технический регламент о
безопасности зданий и
сооружений»
76 документов
СП 34.13330.2012.
(СНиП 2.05.02-85*
«Автомобильные
дороги»)
СП 37.13330.2010
(СНиП 2.05.07-91*
«Промышленный
транспорт»)
ГОСТ Р52398-2005
«Классификация
автомобильных
дорог» Основные
параметры и
требования
ГОСТ Р52399-2005
«Геометрические
элементы
автомобильных
дорог»

4. При выборе направления трассы автомобильной дороги осуществляют:

ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПЛАНА ЦЕЛЕСООБРАЗНО:
• обходить пониженные места (ложбины, котловины) или
пересекать их по кратчайшему направлению;
• проходить через лесные массивы;
• обходить глубокие балки и овраги, а также жилые и
производственные постройки с подветренной стороны.
ПРИ ВЫБОРЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТРАССЫ
АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ:
сбор, анализ и обобщение данных о природных условиях
района строительства из материалов ранее выполненных
изысканий или литературных источников;
инженерно-геокриологическую рекогносцировку или
мелкомасштабную мерзлотную съемку;
поисково-оценочные работы по выявлению грунтовых
карьеров и резервов.

5. В РЕЗУЛЬТАТЕ МЕРЗЛОТНОЙ СЪЕМКИ В ПОЛОСЕ ВАРЬИРОВАНИЯ ПЛАНА ТРАССЫ ОПРЕДЕЛЯЮТ:

участки распространения мерзлых и талых грунтов, марей, озер,
мерзлотных процессов и явлений;
литологические разрезы;
типы грунтов по литологическим видам и строительным свойствам;
генезис, состав, криогенное строение, суммарная влажность,
льдистость, плотность, засоленность грунтов;
сжимаемость грунтов сезонно оттаивающего слоя;
просадочность мерзлых грунтов при оттаивании;
уровень поверхностных и подземных вод, их агрессивность и
коррозионная активность;
тип местности по увлажнению и мерзлотно-грунтовым условиям;
карьеры месторождений грунтов, применяемых при сооружении
земляного полотна;
данные для общего геокриологического прогноза.

6.

ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ ДОРОГИ ПРОЕКТИРУЮТ С
УЧЕТОМ:
возможных изменений водно-теплового режима грунтов сезонно
оттаивающего слоя и многолетнемерзлых грунтов
режима и высоты снегоотложений
ледотермического режима водотоков, учитывая изменений,
которые произойдут в результате освоения территории
застройки
эксплуатации возведенных на соседних участках зданий и
сооружений
устройства водоотводных канав, подземных и наземных
коммуникаций и т.д.

7.

ЗЕМЛЯНОЕ ПОЛОТНО, ДОРОЖНЫЕ ОДЕЖДЫ,
ВОДООТВОДНЫЕ И ИСКУССТВЕННЫЕ
СООРУЖЕНИЯ ПРОЕКТИРУЮТ С УЧЕТОМ:
теплового и механического взаимодействия элемента с грунтами
естественных оснований
конструктивных особенностей, назначения и категории
автомобильной дороги
инженерно-геологических условий местности
мерзлотно-грунтовых условий местности

8. Высота насыпи в районе ВМГ назначается по трем критериям:

ВЫСОТА НАСЫПИ В РАЙОНЕ ВМГ
НАЗНАЧАЕТСЯ ПО ТРЕМ КРИТЕРИЯМ:
1)
2)
3)
по наличию многолетней мерзлоты в основании насыпи на
определенной глубине с определением по температурному
режиму грунтов и по их физическому состоянию —
мерзлое или талое основание, принципов проектирования и
строительства дорог;
по снегонезаносимости дорожной конструкции согласно
СП 34.13330.2012;
по условиям увлажнения местности для трех ее типов —
сухие, сырые и мокрые места (СП 34.13330.2012, табл. 7.2).

9. ОСНОВНЫМИ ПРАВИЛА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ВМГ:

проектирование земляного полотна, как правило, в невысоких
насыпях.
устройство выемок допускается в редких случаях на участках с
благоприятными грунтово-гидрогеологическими условиями при
отсутствии в грунте ледяных линз и прослоек;
возведение земляного полотна из скальных,
крупнообломочных и песчаных грунтов, а при их дефиците —
из местных глинистых;
применение естественных и искусственных
теплоизолирующих прослоек;
применение синтетических материалов в основании, в теле
земляного полотна и в основании дорожной одежды;
замена переувлажненных грунтов деятельного слоя
крупнообломочными и песчаными.

10. Порядок проектирования дорог в районах распространения ВМГ:

ПОРЯДОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОРОГ В
РАЙОНАХ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВМГ:
1)
2)
3)
4)
5)
назначают принцип проектирования земляного полотна с учетом
дорожно-климатической подзоны, типа местности, мощности сезонно
оттаивающего слоя и температурного режима вечной мерзлоты;
конструируют земляное полотно и дорожную одежду;
для каждого характерного участка трассы определяют высоту насыпи
(глубину выемки) на основе комплекса требований (на устойчивость
по инженерно-геологическим условиям с учетом наличия
многолетнемерзлых грунтов, по увлажнению местности и на
снегонезаносимость);
назначают и рассчитывают водоотводные и искусственные
сооружения;
разрабатывают варианты индивидуального проектирования для
участков с особо сложными мерзлотно-грунтовыми условиями и на
основе их технико-экономических показателей принимают наиболее
рациональные решения.

11. Вопрос 5. Требования к грунтам земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах

12.

прочность
грунты для возведения
земляного полотна
обеспечивать
устойчивость
грунты
глинистые (супеси,
суглинки и глины)
разновидности
грунтов
группы
несцементированные обломочные
грунты (крупнообломочные и
песчаные)
устанавливают
СП 34.13330.2012
ГОСТ 25100-2011

13.

Крупнообломочные и песчаные грунты (кроме
пылеватых песков), а также водостойкие
местные материалы (отходы дробильносортировочных фабрик, хорошо обожженные
горелые породы и т.д.)
требование
не следует
применять
допускают для
возведения насыпей
без ограничений
максимальный размер ребер отдельных
камней в грунтовом массиве,
укладываемых в нижнюю часть
земляного полотна, должен быть не
более 2/3 толщины уплотняемого слоя, а
в верхнюю часть (в пределах слоя
толщиной 1 м) – не более 30 см.
илистые грунты, жирные глины,
трепелы, торфяные и заторфованные;
сапропели, лессы, аргиллиты и
алевролиты, мергели, глинистые мергели
и мергелистые глины; трепел,
черноземы, пески барханные и др. (п.7.7
СП34.13330.2012

14. Требования к глинистым грунтам для возведения земляного полотна

ТРЕБОВАНИЯ К ГЛИНИСТЫМ ГРУНТАМ
ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Дорожные одежды капитального типа
Дорожные одежды облегченного типа
Часть
Глубина
насыпи расположен Тип местности по характеру поверхностного стока, степени увлажнения и
мерзлотно-грунтовым условиям
ия слоя от
низа
3 - мокрые места 1 - сухие
3 - мокрые места
1 - сухие
22дорожной места
места
сырые
сырые
одежды, м
места
места
Верхняя
До 1,5
Супеси легкие, Супеси легкие с
Супеси легкие и
Супеси и
суглинки легкие с содержанием
суглинки легкие, суглинки легкие
содержанием
пылеватых
суглинки и глины с с содержанием
пылеватых частиц частиц менее 35
содержанием
пылеватых
менее 35 % и
% и глинистых
пылеватых частиц частиц менее 35
менее 5 %
глинистых менее
менее 50 % и
% и глинистых
15 %
менее 15 %
глинистых менее 20
%
1,5-6
Нижняя
Супеси легкие,
Супеси и
Супеси и суглинки
Супеси и
неподтапл
суглинки легкие с суглинки легкие,
легкие с
суглинки легкие,
иваемая
содержанием
суглинки и глины
содержанием
суглинки и
пылеватых частиц с содержанием
пылеватых частиц
глины с
менее 35 % и
пылеватых
менее 35 % и
содержанием
глинистых менее частиц менее 55 глинистых менее 15
пылеватых
15 %
%
% и глинистых
частиц менее 60
менее 25 %
% и глинистых
менее 20 %

15.

Пригодность глинистых
грунтов для сооружения
земляного полотна
испытание грунтовых проб и
образцов, отобранных в
карьерах и резервах
ОПРЕДЕЛЯЮТ
зерновой состав
влажность на границах раскатывания и текучести
объемный и удельный вес
оптимальную влажность и максимальную плотность
засоленность грунта
набухание
коэффициент пучения

16. Наименьший коэффициент уплотнения грунта в насыпях назначают в зависимости от:

НАИМЕНЬШИЙ КОЭФФИЦИЕНТ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА
В НАСЫПЯХ НАЗНАЧАЮТ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ:
расположения слоя грунта в насыпи по высоте;
типа покрытия;
дорожно-климатической зоны.
Наименьшие значения
коэффициента уплотнения грунта Ку
Подзоны I дорожно-климатической зоны
Глубина
I1 - северная подзона
I2 - центральная подзона
I3 - южная подзона
расположен
Часть
Тип дорожной одежды
ия от низа
насыпи
дорожной Капитал Облегче Переходн Капитал Облегчен Переход Капитал Облегчен Переход
ый и
ный и
ный и
одежды, м
ьный
нный
ьный
ный
ьный
ный
низший
низший
низший
0,0-0,4
0,97-0,96 0,96
0,94
0,98-0,97
0,97
0,95 0,98-1,00
0,98
0,96
Верхняя
0,1-1,0
0,96-0,94 0,93
0,93
0,97-0,96
0,95
0,94 0,98-0,97
0,96
0,95
1,0-1,5
0,95-0,93 0,91
0,90
0,96-0,95
0,94
0,92 0,97-0,96
0,95
0,93
Нижняя
1,5-6,0
0,93-0,90 0,90
0,90
0,94-0,92
0,91
0,91 0,95-0,93
0,92
0,92
неподтап
ливаемая
Нижняя
1,5-6,0
0,96-0,93 0,93
0,92
0,97-0,94
0,94
0,93 0,98-0,95
0,95
0,95
подтапли
ваемая

17. Классификация вечномерзлых грунтов применяемых для сооружения ЗП

КЛАССИФИКАЦИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ ЗП
в зависимости от температуры грунта
низкотемпературные
высокотемпературные
Температура
от минус 1,5-2°С и ниже
Температура
от минус 1,5-2°С и выше
применение в зимний сезон
применение в летний сезон

18. Классификация вечномерзлых грунтов применяемых для сооружения ЗП

КЛАССИФИКАЦИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ СООРУЖЕНИЯ ЗП
1. Суммарная влажность
(льдистость), %;
2. Степень водонасыщения
(льдонасыщения);
3. Коэффициент
просадочности при
оттаивании
(термопросадочность);
4. Тип льда - цемента
(криогенная структура);
5. Тип криогенной текстуры;
6. Прочность на
раздавливание, Мпа;
7. Прочность по ударнику
СоюздорНИИ (при
температуре -5°С)
сыпучемерзлые
сухомерзлые
группы
твердомерзлые
льдонасыщенные
льдогрунтовые
массы

19.

сыпучемерзлые
сухомерзлые
мерзлые (морозные) песчаные грунты, не
сцементированные льдом из-за малой
влажности (с суммарной влажностью до 3%),
а также пески пылеватые с влажностью не
более 8%
мерзлые песчаные грунты с суммарной
влажностью до 6%, гравийно-песчаные
грунты с влажностью заполнителей до 6 %.
Прочность на сдвиг при температуре минус
0,8°С до 0,5 МПа и не превышает усилий
резания серийными землеройными
транспортными машинами. Прочность их на
раздавливание не более 1,0 МПа

20.

твердомерзлые
льдонасыщенные
мерзлые песчаные грунты прочно
сцементированные льдом, с хрупким
разрушением и практически не сжимаемые.
При дроблении и уплотнении пористость
грунтов возрастает, а при вытаивании льда
начинается деформация за счет уплотнения
структуры - скелета. Мерзлые мелкие
пылеватые пески относятся к твердомерзлым
при суммарной влажности от 6% до полной
влажности 7-17 (20%)
мерзлые грунты прочно сцементированные
льдом с суммарной влажностью до полной
влагоемкости 21-38%, при степени
водонасыщенности (льдонасыщения) 0,8-0,9.
Под нагрузкой эти грунты проявляют
свойства ползучести, т.е. течения, при
оттаивании скелета грунта деформируются
под гидростатическом напором избыточной
воды, поступающей из пор. На откосах из
таких грунтов образуются сплывы, оползни

21.

льдогрунтовые
массы
частицы и агрегаты грунта находятся во
взвешенном состоянии и не образуют скелета.
Пригодность льдогрунтовой массы
оценивается по показателю уплотняемости и
мгновенной сдвиговой прочности при
суммарной влажности образцов грунта в
пределах: 0 , 3, 3-6, 6-14, 14-20, 20-28 и 2838%.
Показатель уплотняемости грунтов
определяется на приборах СОЮЗДОРНИИ.
Прочностные характеристики определяют по
соответствующим ГОСТам, а прочность гидростатическим взвешиванием.

22. Пригодность грунтов для ЗП:

ПРИГОДНОСТЬ ГРУНТОВ ДЛЯ ЗП:
1. Сыпучемерзлые грунты пригодны и могут применяться для возведения
земляного полотна без ограничений.
2. Сухомерзлые грунты пригодны для сооружения земляного полотна при
послойном их уплотнении решетчатыми и вибрационными катками и с
учетом осадки до уплотнения при оттаивании.
3. Твердомерзлые песчаные грунты допускается укладывать в насыпи, при
условии содержания в массе талого грунта не выше 30% по объему в
сезонноталом слое и 50% в пределах прогнозируемого вечномерзлого
ядра насыпи, с тщательным послойным уплотнением.
4. Льдонасыщенные мерзлые грунты без предварительной подготовки
укладывать в земляное полотно не допускается.
5. Льдонасыщенные песчаные грунты можно использовать для заготовки
талого грунта в карьерах методом послойного радиационного оттаивания с
бульдозерной срезкой оттаивающего грунта.
6. Талые и заблаговременно оттаянные грунты разрешается укладывать в
земляное полотно с соблюдением требований СП 34.13330.2012.

23. Требования к вечномерзлым грунтам для сооружения земляного полотна

ТРЕБОВАНИЯ К ВЕЧНОМЕРЗЛЫМ ГРУНТАМ ДЛЯ
СООРУЖЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Грунты
Характеристики мерзлых
грунтов
1
Суммарная влажность
(льдистость), %
Степень водонасыщения
(льдонасыщения)
Коэффициент пористости
Коэффициент просадочности
при оттаивании
(термопросадочность)
Тип льда - цемента (криогенная
структура)
Тип криогенной текстуры
сыпуче-мерзлые
сухо-мерзлые
твердо-мерзлые
льдонасыщенные
Льдогрунтовая
масса
2
3
4
5
6
0-3
3-6
7-17(20)
21-38
38-99
0-0,01
0,01-0,1
0,1-0,8
0,8-0,9
0,9
0,48-0,63
0,5-0,66
0,56-071
0,71-0,9
0,9
0
0-0,01
0,01-0,04
0,05-0,2
0,2
Контактный
Контактный и
пленочный
-
Массивная
Массивная
0-1
1-30
9-20
9-15
10'
10-200
100-200
100-150
Прочность на раздавливание,
МПа
Прочность по ударнику
СоюздорНИИ (при температуре
-5°С)
Наименование по
СНиП 2.04.05-89
ГОСТ 25100
Сыпучемерзлые
Твердомерзлые
Пленочный и поровый Поровой и базальный
Базальный
Массивная, редко- Сетчатая (блоко
слоистая и сетчатая
вая)
Пластичномерзлые